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高炉炉体、炉底冷却系统的冷却方式

发布日期: 2016-11-29 00:00:00    阅读量(2232)    作者:

高炉炉体、炉底宜采用软水密闭循环冷却。在水源充足、水质好的地区也可采用工业水开路循环冷却。对高炉炉衬必须要进行冷却。冷却的作用:一是降低耐火材料的温度,使其保持一定的强度,可以维持合理操作的炉型,实现延长高炉寿命和安全生产;二是促使炉衬形成保护性渣皮、铁壳和石墨层,保护炉衬并代替炉衬工作;三是保护炉壳及金属构件,免受高温的影响及减少破损;四是一些冷却设备起到支撑部分炉衬。

高炉炉体、炉底冷却系统的冷却方式

1.冷却介质种类

冷却介质有水、风、蒸汽3种。普遍采用的是水,它的热容大、传热系数大、便于输送、成本低,是较理想的冷却介质。

天然水要经过沉淀及过滤处理后,要去除水中的悬浮物杂质,而溶解的杂质未发生变化,称为普通工业净化水。在我国南方,水中pH值低,其硬度<3.57mmol/L,低于40℃,悬浮物<200mg/t,可用。

《高炉炼铁工程设计规范》中规定:以江河水、湖水等地表水为原水,经常规处理产生低硬度的水时,高炉可采用开路循环冷却水系统。在水质硬度高或较高的地区,应对生产新水进行软化,并应采用软水密闭循环冷却系统。在气象条件允许的地区,宜采用空气冷却器冷却循环水。

软化水:将钠离子经过离子交换剂与水中钙、镁离子进行转换,即软化处理,去掉钙、镁离子,降低水的硬度,获得软化水。

高炉采用软水密闭循环冷却系统的优点是:一为冷却可靠性高,冷却效率高;二为水量消耗少;三为动力消耗低;四为水处理费用低;五为冷却水流管道中以及冷却元件内无腐蚀、结垢、氧化现象,也不会产生生物污垢;六为运用了高灵敏度的检测检漏系统,可对每个冷却回路都进行水流量、流速、工作压力以及压力下降情况的精确分析。

2.冷却方式

《高炉炼铁工程设计规范》中规定:高炉炉体、炉底应采用软水密闭循环冷却。在水源充足,水质好的地区可采用工业水开路循环冷却。

铸铁冷却壁要求水质的含氧量低。

高炉应根据不同用水水质和压力要求,分别设置供水系统,并应根据不同水质和水温的要求串级使用。

炉底的冷却被整合进行有回路的回形管中,要有一个膨胀罐。在流量控制及泄漏检测中,应使其波动达±0.3%的程度。

实行分段供水:大高炉采取炉底冷却、铁口区冷却、软熔带冷却,炉身的冷却分开进行。

3.热流强度和冷却水量

热流强度是指冷却介质从每1m2冷却面积所带出的热量。高炉的冷却面积应以炉壳内的表面积为依据进行计算。

用冷却壁的内表面积作为冷却面积进行计算。高炉热流强度最大的区域在炉身下部。炉身下部的热流强度是随着砖衬侵蚀程度而有很大的变化。在砖衬被完全侵蚀掉,或因操作条件变化造成渣皮脱落时,该部分的热流强度会剧烈上升。这时表现出的数值为最大热流强度值。开炉初期冷却设备所承受的是最小热流强度值。在整个炉役期内热流强度的算术平均值平均热流强度值。热流强度的参考值见表2。

上世纪70年代炉底安全操作的标准规定:炉底热流强度<16.7MJ/m2h为正常值,达到29.3 MJ/m2h为报警值,达到33.6 MJ/m2h为警戒值,达到50.23MJ/m2h为事故状态。热负荷达到12000kcal/m2h就是危急状态。

系统的最大负荷是各区段热流强度的最大值与他们的面积乘积的总和。它是确定冷却系统能力的主要参数之一。

铜冷却壁使用工业水冷却时,其水速必须大于2m/s,水的硬度必须小于8,避免产生硬质垢,并需定期进行杀菌无藻。在采用软水或纯水冷却时,则要求水速大于1.5m/s。

炉体:冷却水压力要比炉内压力高0.1MPa为宜。为防止水中悬浮物沉积,最低水速应大于0.8m/s。高炉风口冷却水速>7.2m/s,2000m3以上容积的高炉风口冷却水速>9m/s。高炉炉体冷却用水量是用每立方米有效容积每小时消耗水量来表示。高炉有效容积越大,单位容积小时耗水量会相对减少,其参考数据见表3。

4.安全供水

《高炉炼铁工艺设计规范》提出:高炉必须设置安全供水系统。列为强制性条款,严格要求。安全供水泵的定量为定额循环量的50%,扬程与电动循环泵相同。要求柴油机启动时间15~30s。冷却水的压力取决于冷却器的水阻损和炉内压力。立式冷却壁的总阻损每米管子可考虑为0.27~0.78kPa;高炉平台回水槽水箅处最低水压要必须保持比风压高50%。高炉容积和冷却水压参考值见表4。建议风口区采用单独供水,压力为1.0~1.6MPa为宜。

5.水温和水温差

高炉各部位的热流强度与水速、水温、进出口水温差有着直接关系。进水温度是与大气温度和回水状态有关,一般企业是:夏季天为30~35℃,冬天为23~25℃。表5为冷却设备进出水温差参考值。

6.水冷炉底

水冷炉底较风冷炉底冷却强度大,能耗低。目前,国内外大型高炉普遍采用水冷炉底形式;其供水方式可有两种,一种由炉缸排水供给,另一种为由炉体给水总管供水。


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